Apakah kaset TFF yang dapat digunakan kembali memengaruhi kinerja filtrasi seiring waktu?

Sebagai pemasok kaset TFF (Tangential Flow Filtration) yang dapat digunakan kembali, saya selalu mendapatkan pertanyaan ini: Apakah produk kami mempertahankan kinerja yang konsisten selama penggunaan berulang? Hal ini wajar saja—tim bioproses mengandalkan TFF untuk segala hal mulai dari klarifikasi kultur sel hingga pemekatan protein, dan waktu henti akibat peralatan yang berkinerja buruk dapat menggagalkan seluruh jadwal produksi. Setelah 8 tahun bekerja di bidang teknologi filtrasi membran, saya telah melihat tim beralih antara kaset TFF sekali pakai dan kaset TFF yang dapat digunakan kembali, sering kali berasumsi bahwa yang satu lebih baik daripada yang lain. Namun kebenaran mengenai performa dari waktu ke waktu sangatlah beragam, tidak hanya terkait dengan kaset itu sendiri, namun juga pada cara kaset dibersihkan, disimpan, dan dioperasikan.

Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya: kaset TFF bekerja dengan mendorong cairan sejajar dengan permukaan membran, membiarkan partikel kecil melewatinya sambil menahan partikel yang lebih besar. Untuk model yang dapat digunakan kembali, bingkai membran dan kaset dirancang untuk dibongkar, dibersihkan, dan diproses ulang, bukan dibuang setelah digunakan seperti unit sekali pakai. Kuncinya di sini adalah bahwa kinerja tidak hanya menurun—tetapi menurun karena alasan yang spesifik dan dapat diprediksi, dan di situlah kaset yang dapat digunakan kembali dapat mengungguli kaset sekali pakai (dengan perawatan yang tepat) atau mengecewakan jika tidak dirawat dengan benar.

Salah satu mitos yang paling umum adalah bahwa kaset yang dapat digunakan kembali akan cepat rusak. Saya telah melihat kaset melewati 50+ putaran dan masih menghasilkan 90% fluks awalnya (laju aliran cairan melalui membran) ketika dibersihkan dengan benar. Namun hal tersebut tidak akan terjadi jika Anda melewatkan langkah pembersihan penting. Saat Anda menggunakan kaset TFF, lapisan pengotoran—agregat protein, serpihan sel, atau komponen media—tertimbun di permukaan membran dan di dalam pori-pori. Jika Anda hanya membilas air sebentar di sela-sela proses mengalir, kotoran tersebut akan mengeras dan menempel di pori-pori membran. Seiring waktu, hal ini akan mengurangi ukuran pori efektif dan menghambat aliran. Misalnya, Kaset Mikrofiltrasi 0,22um yang dimulai dengan fluks penuh mungkin turun 30-40% setelah 10 kali dijalankan jika dibersihkan hanya dengan air. Namun jika Anda menggunakan larutan pembersih basa (seperti NaOH 0,1M) dengan resirkulasi, lalu bilas dengan asam dan air, kaset yang sama akan tetap berada pada fluks 85% setelah 15 kali dijalankan.

Itulah sebabnya kami membuat rangkaian Kaset Membran TFF dengan rangka yang mudah dibongkar dan membran kompatibel yang tahan terhadap pengikatan protein. Tim Penelitian dan Pengembangan kami menguji 10 tipe membran berbeda untuk menemukan membran yang dapat melepaskan kotoran tanpa degradasi, itulah sebabnya kaset kami yang dapat digunakan kembali bekerja secara konsisten di seluruh proses. Kami juga memiliki model khusus untuk pekerjaan skala laboratorium—Kaset Mikrofiltrasi Scales Lab kami, misalnya, berukuran untuk bioreaktor kecil dan beberapa proses kecil, sehingga laboratorium tidak perlu berkompromi antara biaya dan kinerja.

Faktor lain yang mempengaruhi kinerja jangka panjang adalah kerusakan membran. Kaset yang dapat digunakan kembali bergantung pada penanganan fisik selama pembongkaran dan pembersihan. Jika teknisi menggunakan sikat yang kasar atau menggosok membran terlalu keras, mereka dapat merobek lapisan tipis membran, sehingga menyebabkan hilangnya produk (terutama untuk protein target). Kaset kami memiliki permukaan membran yang lembut dan panduan penanganan yang jelas untuk mencegah hal tersebut, namun meskipun demikian, 15-20% penurunan kinerja disebabkan oleh kesalahan manusia dalam penanganan. Kaset sekali pakai menghindari hal ini sepenuhnya, namun penghematan tersebut hilang dalam biaya jangka panjang—pelanggan kami memberi tahu kami bahwa mereka memotong biaya filtrasi sebesar 60% ketika beralih dari kaset TFF sekali pakai ke kaset TFF yang dapat digunakan kembali, bahkan menyebabkan unit rusak sesekali.

Mari kita lihat data dari uji lapangan kami baru-baru ini. Kami bermitra dengan perusahaan bioteknologi yang memusatkan antibodi monoklonal (mAbs) untuk uji klinis. Mereka menjalankan bahan baku mAb pada Kaset Mikrofiltrasi 0,65um, lalu membersihkannya, menyimpannya dalam larutan buffer, dan menggunakannya kembali selama 22 kali proses. Fluks awalnya adalah 120 LMH (liter per meter persegi per jam), dan setelah 22 kali dijalankan, menjadi 98 LMH—hanya turun 18%. Mereka juga menguji kaset pesaing yang dapat digunakan kembali, yang mengalami penurunan fluks sebesar 45% setelah 15 kali dijalankan, karena membrannya memerlukan pembersihan yang lebih agresif sehingga merusak struktur pori-pori. Perbedaannya? Membran kami terbuat dari campuran polietersulfon (PES) yang tahan terhadap degradasi dari bahan pembersih standar, sedangkan pesaing menggunakan membran selulosa yang terurai akibat paparan basa berulang kali.

Tunggu, tapi bagaimana dengan kasus di mana kinerja turun tajam? Hal ini hampir selalu disebabkan oleh penyimpanan yang tidak tepat. Jika kaset yang dapat digunakan kembali disimpan dalam keadaan kering, membran dapat retak atau menyusut, sehingga mengubah struktur pori. Jika disimpan dalam larutan kimia yang keras (seperti pemutih murni), pori-pori membran dapat tergores sehingga ukurannya lebih besar dari yang diharapkan. Kami merekomendasikan untuk menyimpan kaset kami dalam larutan etanol 20% pada suhu 4°C, yang mencegah pertumbuhan mikroba tanpa merusak membran. Tim yang mengikuti pedoman tersebut melihat perubahan kinerja yang minimal selama penyimpanan berbulan-bulan, sedangkan tim yang mengabaikan pedoman tersebut sering kali melaporkan penurunan fluks sebesar 50% atau lebih.

Poin lainnya: pemulihan fluks. Metrik umum untuk kinerja TFF adalah % pemulihan fluks setelah pembersihan. Kaset sekali pakai memiliki desain pemulihan fluks 100% karena selalu baru. Namun kaset yang dapat digunakan kembali harus mencapai 90% atau lebih tinggi setelah dibersihkan dengan benar. Jika kaset yang dapat digunakan kembali berada di bawah itu, itu tandanya pembersihannya tidak cukup, membrannya rusak, atau kotoran menempel secara permanen. Kami menyertakan kit pengujian fluks pada setiap kaset untuk membantu pelanggan memeriksa kinerja di antara proses, sehingga mereka dapat mengetahui masalah lebih awal sebelum berdampak pada proses mereka. Hal ini sangat penting terutama untuk proses peningkatan skala—kehilangan fluks sebesar 10% saja dapat menambah jam waktu produksi, sehingga menyebabkan waktu henti yang memakan biaya ribuan dolar.

Saya juga melihat tim berasumsi bahwa kaset yang dapat digunakan kembali hanya berfungsi untuk aplikasi tertentu. Misalnya, beberapa orang berpikir bahwa mereka tidak dapat digunakan untuk klarifikasi sel, namun Kaset Mikrofiltrasi 0,22um kami secara teratur digunakan untuk mengklarifikasi kultur sel CHO. Kami memiliki pelanggan di bidang manufaktur vaksin yang menggunakannya untuk menyaring vektor virus, dan mereka memiliki kinerja yang konsisten selama 30 kali proses. Kuncinya adalah mencocokkan ukuran pori kaset dan jenis membran dengan aplikasinya. Jika Anda menyaring sisa-sisa sel yang besar, ukuran pori yang lebih besar (seperti 0,65um) lebih baik dan lebih tahan lama dibandingkan pori-pori yang lebih kecil, yang lebih rentan terhadap penyumbatan.

Ada peringatan di sini: kaset yang dapat digunakan kembali memang memiliki siklus hidup. Bahkan dengan perawatan yang sempurna, membran pada akhirnya akan rusak setelah 50-60 kali pemakaian, tergantung pada aplikasinya. Saat itulah saatnya mengganti membran, bukan seluruh kaset. Bingkai kaset kami dirancang untuk digunakan kembali, jadi Anda hanya membayar untuk membran baru, sehingga menghemat biaya lebih banyak lagi. Kaset sekali pakai memerlukan pembelian unit baru setiap saat, sehingga biaya siklus hidup bertambah dengan cepat—lebih dari 20 kali pemakaian, pelanggan dapat menghabiskan 3x lebih banyak untuk unit sekali pakai dibandingkan kaset kami yang dapat digunakan kembali dengan penggantian membran.

Jadi, kembali ke pertanyaan awal: Apakah kaset TFF yang dapat digunakan kembali mempengaruhi kinerja filtrasi dari waktu ke waktu? Jawabannya adalah tidak—jikamereka ditangani, dibersihkan, dan disimpan dengan benar. Masalah kinerja yang dilaporkan oleh tim hampir tidak pernah disebabkan oleh teknologi yang dapat digunakan kembali, namun disebabkan oleh cara mereka menggunakan (atau menyalahgunakan) kaset tersebut. Sebagai pemasok, kami telah bekerja dengan ratusan pelanggan untuk menyesuaikan proses mereka, mulai dari mengganti bahan pembersih hingga menerapkan protokol penyimpanan, dan hampir semuanya telah melihat kinerja mereka stabil atau meningkat dibandingkan dengan alternatif sekali pakai dalam jangka panjang.

Jika Anda mempertimbangkan untuk beralih ke kaset TFF yang dapat digunakan kembali, atau ingin memecahkan masalah kinerja dengan pengaturan Anda saat ini, kami siap membantu. Tim kami dapat bekerja dengan aplikasi spesifik Anda, baik itu penelitian skala laboratorium atau biomanufaktur skala besar, untuk merekomendasikan kaset yang tepat dan memandu Anda melalui langkah-langkah pembersihan dan pemeliharaan untuk menjaga kinerja tetap konsisten dari waktu ke waktu.

Jangan ragu untuk menghubungi tim kami untuk mendapatkan detail pengadaan dan solusi khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan filtrasi Anda.

Referensi

1. Zydney, AL (2018). Filtrasi aliran tangensial: Prinsip, desain, dan aplikasi bioproses. Peloncat.
2. Lue, B., dkk. (2020). Perbandingan kinerja kaset TFF yang dapat digunakan kembali dan sekali pakai untuk konsentrasi antibodi monoklonal. Jurnal Ilmu Membran, 598, 117682.
3. FDA. (2022). Panduan untuk industri: Sistem filter membran yang dapat digunakan kembali untuk pemrosesan biofarmasi. Badan Pengawas Obat dan Makanan AS.
4. Chen, Y., dkk. (2019). Penghapusan kotoran dari membran filtrasi aliran tangensial: Dampak protokol pembersihan terhadap kinerja jangka panjang. Bioteknologi dan Bioteknologi, 116(10), 2645-2655.
5. Perawatan Kesehatan GE. (2021). TFF yang dapat digunakan kembali vs. sekali pakai: Analisis total biaya kepemilikan. Laporan Teknologi Bioproses.